JPH0145154Y2 - - Google Patents

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JPH0145154Y2
JPH0145154Y2 JP1983068812U JP6881283U JPH0145154Y2 JP H0145154 Y2 JPH0145154 Y2 JP H0145154Y2 JP 1983068812 U JP1983068812 U JP 1983068812U JP 6881283 U JP6881283 U JP 6881283U JP H0145154 Y2 JPH0145154 Y2 JP H0145154Y2
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circuit
noise
microwave
low
impedance matching
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【考案の詳細な説明】 本考案は個別マイクロ波トランジスタのチツプ
及びモノリシツク集積回路からなるマイクロ波低
雑音半導体装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to microwave low noise semiconductor devices consisting of discrete microwave transistor chips and monolithic integrated circuits.

従来、マイクロ波トランジスタ低雑音増幅器等
のマイクロ波トランジスタよりなるマイクロ波低
雑音半導体装置は個別トランジスタを用いて、入
出力インピーダンス整合回路をセラミツクス基板
等に形成した、いわゆる、ハイブリツド集積回路
により構成されていたが、近年、ガリウム砒素
(GaAs)モノリシツク集積回路技術の進展と共
に、マイクロ波GaAs電界効果トランジスタ・モ
ノリシツク増幅器等のマイクロ波モノリシツク集
積回路が開発されるようになつた、モノリシツク
集積回路技術は装置の小型化、組立工程の減少に
よる信頼度の向上、大量生産による品質の均一化
及び低価格化等の効果をもたらすことが期待され
る。
Conventionally, microwave low-noise semiconductor devices made of microwave transistors such as microwave transistor low-noise amplifiers have been constructed from so-called hybrid integrated circuits in which input and output impedance matching circuits are formed on ceramic substrates using individual transistors. However, in recent years, with the advancement of gallium arsenide (GaAs) monolithic integrated circuit technology, microwave monolithic integrated circuits such as microwave GaAs field effect transistors and monolithic amplifiers have been developed. It is expected to bring about effects such as miniaturization, improved reliability due to fewer assembly processes, uniform quality due to mass production, and lower prices.

しかしながら、マイクロ波モノリシツク集積回
路の欠点として、ハイブリツド集積回路に比べて
細かい回路パターンで構成されるため回路損失が
大きいこと、トランジスタ自体の低雑音化が個別
トランジスタに比べて難しいこと、回路調整がで
きないこと、多種類の特性仕様製品を実現する場
合、生産コストが高くなり、多品種小量生産への
対応が難しいこと等が挙げられる。回路損失、ト
ランジスタ自体の特性、回路調整の可能性は、要
求される特性が厳しい場合、極めて重要な問題と
なり、個別トランジスタを用いたハイブリツド回
路では特性を実現できるが、モノリシツク集積回
路では実現できない場合が生じる。このため、モ
ノリシツク化によるマイクロ波装置における低価
格、大量生産技術の実現を妨げている。なお、ハ
イブリツド集積回路においても周波数が高い場合
には、トランジスタのチツプを収納するパツケー
ジが特性に影響を及ぼすようになり、高性能を得
ることは容易ではない。
However, the drawbacks of microwave monolithic integrated circuits are that compared to hybrid integrated circuits, they are constructed with finer circuit patterns and therefore have higher circuit loss, that it is more difficult to reduce the noise of the transistors themselves than with individual transistors, and that circuit adjustment is not possible. In addition, when realizing products with a wide variety of characteristic specifications, production costs increase and it is difficult to support high-mix, low-volume production. Circuit losses, the characteristics of the transistors themselves, and the possibility of circuit adjustment become extremely important issues when the required characteristics are strict, and when the characteristics can be achieved in hybrid circuits using individual transistors, but not in monolithic integrated circuits. occurs. This hinders the realization of low-cost, mass-production technology for microwave devices through monolithic construction. Note that even in hybrid integrated circuits, when the frequency is high, the package that houses the transistor chips has an effect on the characteristics, making it difficult to achieve high performance.

本考案の目的は前記問題点を解決した低雑音特
性に優れた低価格、大量生産を可能にするマイク
ロ波低雑音半導体装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a microwave low-noise semiconductor device that solves the above-mentioned problems, has excellent low-noise characteristics, can be manufactured at low cost, and can be mass-produced.

本考案によれば、マイクロ波入力段低雑音増幅
回路が個別マイクロ波低雑音トランジスタのチツ
プに直接インピーダンス整合回路を設けて構成さ
れ、該入力段低雑音増幅回路に縦続接続されたマ
イクロ波回路がモノリシツク集積回路により構成
されてなることを特徴とするマイクロ波低雑音半
導体装置が得られる。マイクロ波低雑音半導体装
置においては入力段の雑音特性により装置の特性
はほぼ規定されるが、本考案においては、トラン
ジスタのチツプに直接インピーダンス整合回路を
設けて、パツケージの影響を避けると共に回路損
失をを小さくできるハイブリツド集積回路により
構成して、入力段増幅回路の低雑音化を実現する
と共に、雑音特性が入力段に比べて厳しくない次
段以降のマイクロ波回路をモノリシツク集積回路
により構成して、大量生産、低価格化を可能にす
るという特徴がある。このような本考案によれ
ば、低雑音特性と大量生産、低価格化が要求され
るマイクロ波低雑音半導体装置、特に10GHZ
上の超高周波低雑音装置においてその効果は顕著
となる。
According to the present invention, a microwave input stage low-noise amplifier circuit is constructed by providing an impedance matching circuit directly on the chip of individual microwave low-noise transistors, and a microwave circuit cascade-connected to the input stage low-noise amplifier circuit is configured. A microwave low-noise semiconductor device characterized in that it is constituted by a monolithic integrated circuit is obtained. In microwave low-noise semiconductor devices, the characteristics of the device are mostly determined by the noise characteristics of the input stage, but in this invention, an impedance matching circuit is provided directly on the transistor chip to avoid the effects of the package and reduce circuit loss. The input stage amplifier circuit is constructed using a hybrid integrated circuit that can be made small, and the noise of the input stage amplifier circuit is reduced. At the same time, the microwave circuits in the next stage and subsequent stages, whose noise characteristics are not as severe as those of the input stage, are constructed using monolithic integrated circuits. It has the characteristics of enabling mass production and lower prices. According to the present invention, the effect is remarkable in microwave low-noise semiconductor devices that require low noise characteristics, mass production, and low cost, especially in ultra-high frequency low-noise devices of 10 GHZ or higher.

以下本考案を図面を用いて詳述する。 The present invention will be explained in detail below using the drawings.

第1図は本考案の一実施例であるところのマイ
クロ波低雑音ガリウム砒素電界効果トランジスタ
増幅器を説明するための平面図である。第1図に
おいて、ソース接地のマイクロ波低雑音GaAs電
界効果トランジスタ・チツプ1がセラミツク・パ
ツケージ2の接地導体を兼ねた基体ブロツク3に
ろう付固定され、トランジスタ1のゲート電極が
セラミツク基板に形成されたマイクロストリツプ
線路からなる入力インピーダンス整合回路4にボ
ンデイング線により接続され、トランジスタ1の
ドレイン電極がセラミツク基板に形成されたマイ
クロストリツプ線路からなる出力インピーダンス
整合回路5にボンデイング線により接続され、ゲ
ート電極及びドレイン電極にはそれぞれパツケー
ジのリーバ6及び7、バイパス用チツプキヤパシ
タ8及び9、及びセラミツク基板上のバイアス回
路10及び11を通して直流電圧が印加され、出
力インピーダンス整合回路5は直流阻止用チツプ
キヤパシタ12を介してGaAs電界効果トランジ
スタ2段増幅器のGaAsモノリシツク集積回路チ
ツプ13の入力パツドに接続されている。モノリ
シツク増幅器のゲート及びドレイン電極への直流
電圧供給はそれぞれパツケージに設けられたリー
ド14及び15、支持用基板16及び17を通し
て行なわれる。マイクロ波バイパス用キヤパシタ
はモノリシツク集積回路に構成されている。増幅
器へのマイクロ波入力信号はパツケージに設けら
れたリード18を通してトランジスタ1の入力イ
ンピーダンス整合回路4へ加えられ、出力信号は
モノリシツク集積回路チツプ13の出力取出しパ
ツドと接続されたパツケージのリード19から取
り出される。セラミツク・パツケージはキヤツプ
により気密封止される。第2図は第1図実施例の
回路及びパツケージの構成をブロツク図により示
したものである。図において、パツケージ22の
内部に、入力インピーダンス整合回路24及び出
力インピーダンス整合回路25を備えた低雑音
GaAs電界効果トランジスタ・チツプ21、及び
入力インピーダンス整合回路40、段間インピー
ダンス整合回路41及び出力インピーダンス整合
回路42を備えた電界効果トランジスタ34及び
35からなる2段構成のGaAs増幅器モノリシツ
ク集積回路チツプ33を備えてなる。38及び3
9は増幅器の入力及び出力端子を表わしている。
FIG. 1 is a plan view for explaining a microwave low noise gallium arsenide field effect transistor amplifier which is an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a source-grounded microwave low-noise GaAs field effect transistor chip 1 is brazed and fixed to a base block 3 which also serves as a ground conductor of a ceramic package 2, and the gate electrode of the transistor 1 is formed on the ceramic substrate. The drain electrode of the transistor 1 is connected by a bonding wire to an input impedance matching circuit 4 consisting of a microstrip line formed on a ceramic substrate, and an output impedance matching circuit 5 consisting of a microstrip line formed on a ceramic substrate. , a DC voltage is applied to the gate electrode and the drain electrode through package leavers 6 and 7, bypass chip capacitors 8 and 9, and bias circuits 10 and 11 on the ceramic substrate, respectively, and the output impedance matching circuit 5 includes a DC blocking chip capacitor. 12 to the input pad of a GaAs monolithic integrated circuit chip 13 of a two-stage GaAs field effect transistor amplifier. DC voltage supply to the gate and drain electrodes of the monolithic amplifier takes place through leads 14 and 15 provided on the package and supporting substrates 16 and 17, respectively. The microwave bypass capacitor is constructed in a monolithic integrated circuit. The microwave input signal to the amplifier is applied to the input impedance matching circuit 4 of the transistor 1 through a lead 18 provided on the package, and the output signal is taken out from the lead 19 of the package connected to the output take-out pad of the monolithic integrated circuit chip 13. It will be done. The ceramic package is hermetically sealed with a cap. FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the circuit and package of the embodiment shown in FIG. In the figure, the package 22 is equipped with an input impedance matching circuit 24 and an output impedance matching circuit 25.
A GaAs amplifier monolithic integrated circuit chip 33 has a two-stage configuration consisting of a GaAs field effect transistor chip 21, and field effect transistors 34 and 35 having an input impedance matching circuit 40, an interstage impedance matching circuit 41, and an output impedance matching circuit 42. Be prepared. 38 and 3
9 represents the input and output terminals of the amplifier.

このような本考案によれば、増幅器の雑音特性
に最も影響が大きい入力段低雑音増幅回路を
GaAs電界効果トランジスタ・チツプに直接イン
ピーダンス整合回路を設けた構成を用いることに
より良好な低雑音特性を容易に実現できると共
に、雑音特性への要求が入力段程厳しくない次段
以降の回路をモノリシツク集積回路により構成
し、生産性の向上及び低価格化を実現しており、
このような効果は低雑音特性の実現が容易でない
10GHZ以上の低雑音増幅器のような半導体装置
において著しい。
According to this invention, the input stage low-noise amplifier circuit, which has the greatest influence on the noise characteristics of the amplifier, is
By using a configuration in which an impedance matching circuit is provided directly on a GaAs field-effect transistor chip, good low-noise characteristics can be easily achieved, and the subsequent stage circuits, where requirements for noise characteristics are not as strict as the input stage, can be monolithically integrated. It is composed of circuits, which improves productivity and reduces costs.
Such effects make it difficult to achieve low noise characteristics.
This is noticeable in semiconductor devices such as low-noise amplifiers of 10 GHZ or higher.

第3図は本考案の他の実施例であるところのマ
イクロ波低雑音GaAs電界効果トランジスタ増幅
器を説明するための回路及びパツケージの構成を
ブロツク図により示したものである。第3図にお
いて、マイクロ波入力端子48及び出力端子4
8′を備えた第1のパツケージ52の内部に、入
力インピーダンス整合回路24及び出力インピー
ダンス整合回路25を備えた低雑音GaAs電界効
果トランジスタ・チツプ21を収納し、前記第1
のパツケージ52の出力端子に接続された入力端
子49′及び出力端子49を備えた第2のパツケ
ージ53の内部に、入力インピーダンス整合回路
40、段間インピーダンス整合回路41及び出力
インピーダンス整合回路42を備えた電界効果ト
ランジスタ34及び35からなる2段構成の
GaAs増幅器モノリシツク集積回路チツプ33を
収納している。本実施例は第1のパツケージにハ
イブリツド集積回路を収納し、第2のパツケージ
にモノリシツク集積回路を収納した構成のマイク
ロ波低雑音半導体装置であり、構成を分けること
により各パツケージ部を独立に測定評価できるた
め、より特性の向上が可能となり、第1の実施例
において示した特徴と合わせて、その効果は一層
顕著になる。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a circuit and a package for explaining a microwave low noise GaAs field effect transistor amplifier which is another embodiment of the present invention. In FIG. 3, microwave input terminal 48 and output terminal 4
A low-noise GaAs field effect transistor chip 21 having an input impedance matching circuit 24 and an output impedance matching circuit 25 is housed inside a first package 52 having an input impedance matching circuit 8'.
An input impedance matching circuit 40, an interstage impedance matching circuit 41, and an output impedance matching circuit 42 are provided inside a second package 53 having an input terminal 49' and an output terminal 49 connected to the output terminal of the package 52. A two-stage structure consisting of field effect transistors 34 and 35.
It houses a GaAs amplifier monolithic integrated circuit chip 33. This example is a microwave low noise semiconductor device having a structure in which a hybrid integrated circuit is housed in a first package and a monolithic integrated circuit is housed in a second package.By dividing the structure, each package part can be measured independently. Since this can be evaluated, it is possible to further improve the characteristics, and when combined with the characteristics shown in the first embodiment, the effect becomes even more remarkable.

なお、本実施例においてはマイクロ波低雑音
GaAs電界効果トランジスタ増幅器について説明
したがトランジスタはGaAs電界効果トランジス
タに限らず、また周波数域も特定域に限らず
UHF帯、ミリ波帯等であつても良い。また、モ
ノリシツク集積回路の回路機能は増幅回路に限ら
ず、ミクサ、あるいは増幅、ミクサ、発振器等を
含む回路等であつても良いことは言うまでもな
い。入力段増幅器のインピーダンス整合回路の構
成についても集中定数素子回路等であつても良
く、特定の回路形式、素材に限るものではない。
In addition, in this example, microwave low noise
Although we explained about GaAs field effect transistor amplifiers, transistors are not limited to GaAs field effect transistors, and the frequency range is not limited to a specific range.
It may be in the UHF band, millimeter wave band, etc. It goes without saying that the circuit function of the monolithic integrated circuit is not limited to an amplifier circuit, but may also be a mixer, or a circuit including an amplifier, mixer, oscillator, etc. The configuration of the impedance matching circuit of the input stage amplifier may also be a lumped element circuit or the like, and is not limited to a specific circuit type or material.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例であるところのマイ
クロ波低雑GaAs電界効果トランジスタ増幅器を
説明するための平面図である。第2図は第1図実
施例の回路及びパツケージの構成をブロツク図に
より示したものである。第3図は本実施の他の実
施例であるところのマイクロ波低雑音GaAs電界
効果トランジスタ増幅器の回路及びパツケージの
構成をブロツク図により示したものである。 図において、1及び21はマイクロ波低雑音
GaAs電界効果トランジスタ・チツプ、2,2
2,52及び53はパツケージ、4及び24はそ
れぞれ前記トランジスタ・チツプ1及び21の入
力インピーダンス整合回路、5及び25は出力イ
ンピーダンス整合回路、13及び33はGaAs電
界効果トランジスタ2段増幅器のGaAsモノリシ
ツク集積回路チツプ、34及び35はGaAsモノ
リシツク集積回路を構成するGaAs電界効果トラ
ンジスタ、40,41及び42はそれぞれGaAs
モノリシツク集積回路を構成する入力、段間及び
出力インピーダンス整合回路、38,48は増幅
器の入力端子、39,49は増幅器の出力端子を
示す。
FIG. 1 is a plan view for explaining a microwave low noise GaAs field effect transistor amplifier which is an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the circuit and package of the embodiment shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the circuit and package configuration of a microwave low noise GaAs field effect transistor amplifier, which is another embodiment of the present invention. In the figure, 1 and 21 are microwave low noise
GaAs field effect transistor chip, 2,2
2, 52 and 53 are packages; 4 and 24 are input impedance matching circuits for the transistor chips 1 and 21 respectively; 5 and 25 are output impedance matching circuits; 13 and 33 are GaAs monolithic integrated GaAs field effect transistor two-stage amplifiers. Circuit chips 34 and 35 are GaAs field effect transistors constituting a GaAs monolithic integrated circuit, and 40, 41 and 42 are GaAs field effect transistors, respectively.
Input, interstage and output impedance matching circuits constituting the monolithic integrated circuit, 38 and 48 indicate input terminals of the amplifier, and 39 and 49 indicate output terminals of the amplifier.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 個別マイクロ波低雑音トランジスタのチツプに
直接インピーダンス整合回路を設けたハイブリツ
ド集積回路より構成されるマイクロ波入力段低雑
音増幅回路と、該入力段低雑音増幅回路に縦続接
続されたモノリシツク集積回路型マイクロ波回路
とより構成されてなることを特徴とするマイクロ
波低雑音半導体装置。
A microwave input stage low-noise amplifier circuit consisting of a hybrid integrated circuit in which an impedance matching circuit is provided directly on the chip of individual microwave low-noise transistors, and a monolithic integrated circuit type micrometer connected in cascade to the input stage low-noise amplifier circuit. A microwave low-noise semiconductor device comprising a wave circuit.
JP6881283U 1983-05-09 1983-05-09 Microwave low noise semiconductor device Granted JPS59174714U (en)

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JPS59174714U JPS59174714U (en) 1984-11-21
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53117360A (en) * 1977-03-23 1978-10-13 Fujitsu Ltd Transistor amplifier of waveguide type
JPS5652489A (en) * 1979-10-05 1981-05-11 Laurel Bank Machine Co Holeecoin damage detector
JPS5884510A (en) * 1981-10-29 1983-05-20 ワトキンズ・ジヨンソン・コムパニ− Rf amplifying circuit using fet device

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